膨脹型阻燃體系阻燃機理分析
- 發布時間:2019-05-09 05-09 11:36 作者:康阜新材料
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膨脹型阻燃體系與膨脹型防火涂料一樣,也需要三類物資:脫水炭化催化劑(酸源)、成炭劑(碳源)和發泡劑(氣源)。將它們摻入到有機聚合物內,材料受熱后表面上形成碳質泡沫層,它不僅起到隔熱、隔氧作用,并阻滯可燃性揮發物從表面上逸出和聚合物的熔融滴落現象。碳質泡沫層是物理阻火機理,致使逸出燃燒產物氣體量及其毒性大大降低。
聚丙烯膨脹發泡阻燃圖
膨脹型阻燃體系與膨脹型防火涂料不同之處在于,前者是加入到聚合物體內,隨聚合物一起加工成型。所以對這類阻燃體系提出了嚴格要求。
首先,要求膨脹型阻燃體系的熱穩定性好,能經受住聚合物加工溫度,不會發生熱分解。一般加工溫度在200~250℃。
其次,阻燃劑要達到一定濃度,才能在受熱時在表面上形成一定厚度的碳質泡沫層。加入量較大導致對聚合物材料的物理性能有一定影響。為了盡可能克服這一弊端,采用各種表面處理技術,使其盡可能在聚合物材料內均勻地分散,達到降低用量的目的。
再次,當聚合物材料發生熱分解時形成大量可燃性氣體及分解殘留物,它們不能影響膨脹型阻燃體系的發泡性能。
為了達到最佳的膨脹效果,必須很好地選擇配方組成,要求各個形成過程互相匹配。
基質物(如熱塑性塑料)受熱時,發生軟化,創造了反應介質。由于酸源物資(如APP)發生了熱分解反應,導致產生聚磷酸。它促使碳源物資(如季戊四醇)脫水炭化,形成含碳的聚合物結構。與此同時,氣源物資產生大量氣體產物,使形成碳質聚合物發生膨脹作用。交聯反應的進行,使體系的粘度增大,阻燃了氣體逸出,伴隨著發生固化反應,形成碳質泡沫層。
膨脹型阻燃體系膨脹發泡過程圖
以APP為基礎的膨脹型阻燃體系,目前大量應用在PP,PE,EVA等聚烯烴塑料阻燃中,其中最典型例子是聚丙烯。目前,許多PP的應用場合,如汽車、家電、建筑材料,特別是汽車行業使用的內飾件和外飾件,如硬質儀表板、空氣過濾罩、風扇葉片、車門內板、側護板等都有明確的阻燃等級要求。
膨脹型阻燃體系 VS 其它阻燃體系
膨脹型阻燃體系與其它阻燃體系對比圖
在聚丙烯材料阻燃上,膨脹型阻燃體系較其它體系要優越得多。主要原因是PP的軟化溫度和分解溫度與膨脹型體系的膨脹過程十分匹配。
膨脹型阻燃體系不僅有很好的阻燃性,而且能保持材料較好的機械強度,且燃燒時能降低CO的濃度和煙的逸出量。
隨著PP,PE,EAV等材料的應用范圍不斷擴大及阻燃要求的不斷提高,膨脹型阻燃體系將越來越顯示出其重大優越性。
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